DE1297352B - Optical system for observation and photography in chambers, especially bladder chambers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches System zur Be- 120 bis 130° erreichen) mit einer Brennweite in der obachtung und zum Fotografieren durch ein aus Größenordnung von 20 mm und mit großer Tiefenkonzentrischen sphärischen Flächen bestehendes schärfe sowie ein Periskop, dessen Länge einen Me-Fenster in Kammern, insbesondere Blasenkammern. ter und sogar z. B. 1,50 bis 2,50 m erreichen kann.The invention relates to an optical system for loading 120 to 130 °) with a focal length in the Observation and photography through a sharpness of the order of 20 mm and with large depth concentric spherical surfaces as well as a periscope, the length of which is a Me window in chambers, especially bladder chambers. ter and even z. B. can reach 1.50 to 2.50 m.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gegen- 5 Hinsichtlich der Aberrationen und VerzeichnungenThe invention is based on the object, against 5 With regard to the aberrations and distortions

über bekannten Vorrichtungen dieser Art die Ab- ist zu bemerken, daß, da die Flächen 4 und 5 desAbout known devices of this type the Ab- it should be noted that, since the surfaces 4 and 5 of the

messungen des an der Kammer vorzusehenden Fen- Fensters ihren Mittelpunkt an einem Punkt 6 in dermeasurements of the window to be provided on the chamber have their center at a point 6 in the

sters zu verringern, die Weiterleitung des Bildes und Ebene der Eintrittspupille 6 a haben, das Fenstersters to reduce the transmission of the image and level of the entrance pupil 6 a have the window

dessen Qualität zu verbessern und eine gute Be- keine Aberration außer einer leichten sphärischento improve its quality and have a good level of aberration other than a slight spherical one

leuchtung des Kammerinneren ohne Störstrahlen zu io Aberration und einer Feldkrümmung einführt, wasIllumination of the interior of the chamber without interfering rays leading to aberration and a field curvature, which

gewährleisten. . leicht durch die dioptrischen Systeme 15 und 23 zuguarantee. . easily through the dioptric systems 15 and 23

Die Erfindung ist durch folgende hintereinander berichtigen ist,¹ .welche so berechnet sind, daß sieThe invention is corrected by the following, ¹ .which are calculated so that they

angeordnete, auf einer gemeinsamen optischen Achse auch die durch die Linse 9 eingeführten Aberrationenarranged, on a common optical axis also the aberrations introduced by the lens 9

zentrierte Teile gekennzeichnet: berichtigen.centered parts marked: correct.

15 Es ist ferner zu bemerken, daß, da die Flächeil15 It is further to be observed that, since the surface part

a) ein erstes dioptrisches System, bestehend aus der Linse 9 das Profil eines Kegelschnitts hat, ein einer Linse 9 mit· einer vorzugsweise planen optisches Bündel, dessen Hauptstrahl sogar eine sehr vorderen Fläche 10 und einer ellipsenförmigen starke Neigung gegen die optische Achse 8 haben hinteren Fläche 11, deren vorderer Brennpunkt kann, wie z. B. der Strahl 7, ein ausgezeichnetes Bild mit dem gemeinsamen Mittelpunkt 6 der sphäri- ao ergibt, wenn sein Querschnitt nach Null strebt, was sehen Flächen 4, 5 des Fensters 3 zusammen- nicht mehr der Fall wäre, wenn die Fläche 11 einen fällt, und das ein virtuelles Bild des Inneren der anderen Querschnitt hätte.a) a first dioptric system consisting of the lens 9 has the profile of a conic section a lens 9 with a preferably planar optical bundle, the main ray of which is even a very front surface 10 and an elliptical strong inclination to the optical axis 8 have rear surface 11, the front focus of which can be, e.g. B. the beam 7, an excellent picture with the common center 6 of the spherical ao results when its cross-section tends towards zero, what see surfaces 4, 5 of the window 3 together - would no longer be the case if the surface 11 is one falls, and that would have a virtual picture of the inside of the other cross-section.

Kammer ergibt, Schließlich· besitzt die Linse 9 PupillenaberrationChamber results, Finally · the lens 9 possesses pupillary aberration

b) eine Blende 12 am Ort des zweiten Brennpunk- (d. h., sie »weitet« die Eintrittspupille allmählich tes der elliptischen Fläche 11, as nach Maßgabe der Hauptstrahlneigung auf), so daßb) a diaphragm 12 at the location of the second focal point (i.e., it gradually "widens" the entrance pupil tes of the elliptical surface 11, as according to the main ray inclination), so that

c) ein nach vorn durch die Linse wirkendes Be- die Beleuchtung des endgültigen Bildes in der Ebene leuchtungssystem 14, das unmittelbar vor der 29 einer Elementarfläche ds, welche unter einem Blende 12 angeordnet ist und vorzugsweise aus . Winkel b, den der Hauptstrahl mit der optischen einer oder mehreren Lichtquellen besteht, die Achse 8 bildet, gesehen wird, die Größe E₀ cos b hat ringförmig um die optische Achse angeordnet 30 anstatt des üblichen Gesetzes E₀ cos ⁴&, so daß man sind, eine gleichmäßigere Beleuchtung des Bildes in derc) a forwards acting through the lens illumination of the final image in the plane lighting system 14, which is immediately in front of the 29 of an elementary surface ds, which is arranged under a diaphragm 12 and preferably from. Angle b, which consists of the main ray with the optical one or more light sources, which forms the axis 8, is seen, the size E ₀ cos b is arranged in a ring around the optical axis 30 instead of the usual law E ₀ cos ⁴ &, so that one are, a more even illumination of the image in the

d) ein zweites dioptrisches System 15 mit mehreren Ebene 29 für einen Gegenstand konstanter Helligkeit Linsen, welches das. von der Linse 9 erzeugte erhält.d) a second dioptric system 15 with several planes 29 for an object of constant brightness Lenses, which the generated by the lens 9 receives.

virtuelle Bild nach hinten weiterleitet und ein Die Beleuchtungsquelle 14 besteht zweckmäßig ausForwards the virtual image to the rear and a. The lighting source 14 expediently consists of

reelles Bild des Inneren der Kammer in der 35 einem torisch ausgebildeten Blitzrohr, sie kann jedoch Ebene 20 ergibt, auch mehrere in einer die optische Achse 8 um-Real picture of the interior of the chamber in FIG. 35 a toric flash tube, but it can Level 20 results, also several in one around the optical axis 8

e) ein System von zwei kranzförmigen Abdeckun- gebenden Ringzone angeordnete Glühbirnen rangen 21, 22, das in der Nähe der Bildebene 20 fassen.e) a system of light bulbs arranged in a ring-shaped covering ring zone 21, 22, which grasp in the vicinity of the image plane 20.

der durch die beiden dioptrischen Systeme 9, 15 Die Abdeckungen 21 und 22 (weche in dem Fallthrough the two dioptric systems 9, 15 The covers 21 and 22 (change in the case

gebildeten Anordnung liegt und praktisch alle 40 eines torischen Blitzlichts die dargestellte Form von Lichtstrahlen abfängt, die von dem Beleuch- Ringblenden haben) können zweckmäßig folgendertungssystem 14 kommen und von den beiden maßen hergestellt werden: Man bringt in die Ebenen Flächen des ersten dioptrischen Systems 9 re- 31 und 32, in welchen die Abdeckungen angeordnet flektiert werden, werden sollen, zwei fotografische Filme oder Plattenformed arrangement is and practically all 40 of a toric flash light the illustrated form of Intercepts light rays, which have ring apertures from the lighting) can expediently following system 14 come and be made of the two dimensions: one brings into the planes surfaces of the first dioptric system 9 re 31 and 32 in which the covers are arranged to be inflected, two photographic films or plates

' -.· f) ein drittes dioptrisches System 13 mit mehreren 45 und löst das Beleuchtungssystem aus, wobei sich die Linsen, das das von der durch die beiden ersten gesamte Vorrichtung an Ort und Stelle befindet. Die dioptrischen Systeme 9, 15 gebildeten Anord- von dem Blitzlicht oder einem anderen Beleuchtungsnung erzeugte reelle Bild nach hinten weiter- system 14 ausgehenden Lichtstrahlen beleuchten nicht leitet und ein reelles Bild in einer Ebene 29 er- nur das Innere der Kammer 1, indem sie nacheinangibt, in der ein Empfänger angeordnet ist. 50 der durch die Flächen 11, 10, 5 und 4 treten, son '-. · F) a third dioptric system 13 with several 45 and triggers the lighting system, with the lenses, which is by the first two devices in place. The dioptric systems 9, 15 formed by the real image generated by the flash or other lighting system 14 do not illuminate outgoing light beams and a real image in a plane 29 only covers the interior of the chamber 1 by specifying it afterwards , in which a receiver is arranged. 50 who step through the areas 11, 10, 5 and 4, son

dern erleiden auch Störreflexionen an diesen Flächen.however, they also suffer from interfering reflections on these surfaces.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung Die Strahlen, welche durch die Linse 9 von hinten dient zum Fotografieren von Kernerscheinungen in nach vorn getreten sind, bilden ein Bild des Blitz-Blasenkammern, die mit einem Lichtreflektor aus lichts in der vorderen Pupillenebene 6 a in der Nähe einem reflektierenden Klebeband ausgekleidet sind. 55 des Punktes 6, und die von diesem Bild kommenden Die teilweise dargestellte Blasenkammer 1 ist z. B. Strahlen treffen etwa. senkrecht auf die auf 6 zenmit einer Masse 2 aus flüssigem Wasserstoff gefüllt trierten Flächen 5 und 4, so daß die reflektierten und besitzt das durchsichtige Fenster 3, welches durch Störstrahlen-auf ihrer eigenen Bahn zu der Linse 9 einen Meniskus mit einer sphärischen Innen- bzw. zurückkehren, woraus sich die Bildung eines Bildes Außenfläche 4 bzw. 5 gebildet wird, welche beide auf 60 in der hinteren Pupillenebene 13 ergibt. Die durch den Punkt 6 zentriert sind. Der hintere nicht darge- die Flächen 4 und 5 reflektierten Strahlen des Blitzstellte auf der linken Seite der Zeichnung liegende lichts werden schließlich von der die Blende 12 be-Teil der Kammer 1 ist mit einem reflektierenden grenzenden Abdeckung 12 a abgefangen. Die von Klebeband ausgekleidet. dem Blitzlicht 14 kommenden und von den FlächenThe device shown in the drawing The rays, which through the lens 9 from behind are used to photograph core phenomena in the front, form an image of the flash bubble chambers, which light with a light reflector in the front pupil plane 6 a in the vicinity are lined with reflective tape. 55 of the point 6, and the coming from this picture. The partially shown bubble chamber 1 is z. B. rays hit about. perpendicular to the on 6 zen filled with a mass 2 of liquid hydrogen triert surfaces 5 and 4, so that the reflected and has the transparent window 3, which by interference rays-on its own path to the lens 9 a meniscus with a spherical inner or return, from which the formation of an image outer surface 4 or 5 is formed, which both results at 60 in the rear pupil plane 13. Centered by point 6. The rear, not shown, the surfaces 4 and 5 reflected rays of the flash point lying on the left side of the drawing light are finally intercepted by the diaphragm 12 being part of the chamber 1 with a reflective bordering cover 12 a. The lined with duct tape. the flashlight 14 coming and from the surfaces

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bildet gleich- 65 11 und 10 reflektierten Strahlen treten durch die zeitig ein Weitwinkelobjektiv (der Winkel 2 a der am Blende 12 und das dioptrische System 15 und verstärksten gegen die Achse 8 geneigten Eingangsstrah- legen in die Ebenen 31 und 32 die Bilder des Blitzlen 7 ist im allgemeinen größer als 100° und kann lichts in den »Spiegeln« 11 und 10. Diese Bilder be-The device according to the invention forms the same 65 11 and 10 reflected rays pass through the time a wide-angle lens (the angle 2 a of the aperture 12 and the dioptric system 15 and amplified input rays inclined towards the axis 8 in the planes 31 and 32 the images of the flash 7 is generally greater than 100 ° and can see light in the »mirrors« 11 and 10. These images

lichten die dort befindlichen fotografischen Filme oder Platten und schwärzen auf ihnen das Silbersalz oder wirken auf eine andere lichtempfindliche Verbindung. Man kann dann als Abdeckungen entweder diese geschwärzten Filme oder Schirme benutzen, welche dadurch erhalten werden, daß durch beliebige Einrichtungen diese geschwärzten Bilder auf andere Unterlagen übertragen werden, oder schließlich Schirme, welche Abmessungen haben, welche den auf den geschwärzten Filmen gemessenen gleich oder etwas größer als diese sind. Da die Reflexionen an dem Fenster 3 bei der Bemessung der Abdeckungen 21 und 22 grundsätzlich keine Rolle spielen, können diese mit der Vorrichtung bestimmt werden, wenn diese sich nicht vor dem Fenster 3 einer Blasenkammer 1 befindet.clear the photographic films or plates located there and blacken the silver salt on them or act on another light-sensitive compound. One can then use as covers either these blackened films or screens, which are obtained by transferring these blackened images to other substrates by any means, or finally screens which have dimensions which are equal to or slightly larger than those measured on the blackened films than these are. Since the reflections at the window 3 play basically no role in the dimensioning of the covers 21 and 22, they can be determined with the device if it is not located in front of the window 3 of a bubble chamber 1.

In der Zeichnung ist der Weg von zwei Grenzstrahlen dargestellt, nämlich eines Strahls 7 mit der größten Neigung α und eines axialen in der Nähe des Randes der Blende 12 vorlaufenden Strahls 33. aoThe drawing shows the path of two boundary rays, namely a ray 7 with the greatest inclination α and an axial ray 33 advancing near the edge of the diaphragm 12. Ao

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Beobachtung oder zum Fotografieren des Innern von Kammern besitzt gegenüber bekannten derartigen Vorrichtungen zahlreiche Vorteile, insbesondere folgende:The device according to the invention for observing or photographing the interior of chambers has numerous advantages over known devices of this type, in particular the following:

sie bildet ein verzeichnungsfreies Weitwinkel- ^a5 objektiv mit großer Tiefenschärfe;
sie besitzt weit vorn eine Eintrittspupille, welche die Verringerung der Abmessungen des Fensters der Kammer ermöglicht, was bei Blasenkammern von Bedeutung ist;
die vordere Linse 9 der Vorrichtung kann gegebenenfalls selbst das Fenster bilden;
sie besitzt eine Austrittspupille, welche von der Bildebene der vorderen Linse 9 entfernt ist, was die bequeme Weiterleitung des Bildes gestattet; sie bildet daher ein richtiges Periskop, dessen Länge einen Meter erreichen oder übersteigen und z. B. 2,50 m erreichen kann;
sie besitzt eine hinter der vorderen Linse liegende eingebaute Beleuchtung, insbesondere ein ringförmiges Blitzlicht;it forms a distortion-free wide-angle ^a5 lens with great depth of field;
it has an entrance pupil far in front which enables the dimensions of the window of the chamber to be reduced, which is important in the case of bladder chambers;
the front lens 9 of the device can optionally form the window itself;
it has an exit pupil which is remote from the image plane of the front lens 9, which allows the image to be passed on easily; it therefore forms a real periscope, the length of which can reach or exceed one meter and z. B. can reach 2.50 m;
it has built-in lighting behind the front lens, in particular a ring-shaped flash light;

die Störlichter werden unterdrückt, und die Beleuchtung wird richtig wiedergegeben, selbst bei den sehr stark gegen die optische Achse geneigten Strahlenbündeln.the glare is suppressed and the lighting is reproduced correctly, even with the bundles of rays, which are very strongly inclined to the optical axis.

Da das Objektiv ein Weitwinkelobjektiv mit großer Tiefenschärfe ist, kann mit einem Fenster geringer Abmessungen ein scharfes Bild des gesamten Innenraums einer Kammer mit großen Abmessungen erhalten werden, insbesondere der gesamten längsSince the lens is a wide angle lens with a great depth of field, it can be smaller with a window Dimensions a clear picture of the entire interior of a chamber of large dimensions can be obtained, especially the entire lengthways

30 der Bahnen von geladenen Teilchen in einer Blasenkammer großer Abmessungen gebildeten Blasen, wobei die Auslösung des Beleuchtungssystems 14 mit dem Arbeiten der Blasenkammer synchronisiert ist. 30 of the trajectories of charged particles formed bubbles in a large size bubble chamber, the triggering of the lighting system 14 is synchronized with the operation of the bubble chamber.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Optisches System zur Beobachtung und zum Fotografieren durch ein aus konzentrischen sphärischen Flächen bestehendes Fenster in Kammern, insbesondere Blasenkammern, gekennzeichnet durch folgende hintereinander angeordnete, auf einer gemeinsamen optischen Achse zentrierte Teile:Optical system for observation and photography through a concentric spherical Areas of existing window in chambers, in particular bubble chambers, marked by following one behind the other on a common optical axis centered parts: a) ein erstes dioptrisches System, bestehend aus einer Linse (9) mit einer vorzugsweise planen vorderen Fläche (10) und einer ellipsenförmigen hinteren Fläche (11), deren vorderer Brennpunkt mit dem gemeinsamen Mittelpunkt der sphärischen Flächen des Fensters zusammenfällt, und das ein virtuelles Bild des Inneren der Kammer (1) ergibt,a) a first dioptric system consisting of a lens (9) with a preferably flat front surface (10) and an elliptical rear surface (11), the front focal point of which coincides with the common center of the spherical surfaces of the window, and which is a virtual one Image of the interior of the chamber (1) shows b) eine Blende (12) am Ort des zweiten Brennpunktes der elliptischen Fläche,b) a diaphragm (12) at the location of the second focal point of the elliptical surface, c) ein nach vorn durch die Linse (9) wirkendes Beleuchtungssystem (14), das unmittelbar vor der Blende (12) angeordnet ist und vorzugsweise aus einer oder mehreren Lichtquellen besteht, die ringförmig um die optische Achse (8) angeordnet sind,c) a lighting system (14) which acts forward through the lens (9) and which is immediately in front of the aperture (12) is arranged and preferably from one or more light sources consists, which are arranged in a ring around the optical axis (8), d) ein zweites dioptrisches System (15) mit mehreren Linsen (16,17,18,19), welches das von der Linse (9) erzeugte virtuelle Bild nach hinten weiterleitet und (bei 10) ein reelles Bild des Inneren der Kammer (1) ergibt, d) a second dioptric system (15) with several lenses (16,17,18,19), which the by the lens (9) generated virtual image forwards to the rear and (at 10) a gives a real picture of the interior of the chamber (1), e) ein System von zwei kranzförmigen Abdekkungen (21, 22), das in der Nähe der Bildebene (20) der durch die beiden dioptrischen Systeme gebildeten Anordnung liegt und praktisch alle Lichtstrahlen abfängt, die von dem Beleuchtungssystem (14) kommen und von den beiden Flächen (10, 11) des ersten dioptrischen Systems (9) reflektiert werden,e) a system of two ring-shaped covers (21, 22) located near the image plane (20) of the arrangement formed by the two dioptric systems and intercepts practically all light rays emitted by the lighting system (14) and from the two surfaces (10, 11) of the first dioptric system (9) are reflected, f) ein drittes dioptrisches System (23) mit mehreren Linsen (24, 25, 26, 27, 28), das das von der durch die beiden ersten dioptrischen Systeme gebildeten Anordnung erzeugte reelle Bild nach hinten weiterleitet und ein reelles Bild in einer Ebene (29) ergibt, in der ein Empfänger angeordnet ist.f) a third dioptric system (23) with several lenses (24, 25, 26, 27, 28), which generated by the arrangement formed by the first two dioptric systems real image forwards to the rear and a real image results in a plane (29) in which a receiver is arranged. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings